Site Loader

Содержание

Закон Кулона: визначення

Закон Кулона — це один з основних законів електростатики. Він визначає величину і напрям сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами.

Під точковим зарядом мається на увазі заряджене тіло, розмір якого набагато менше його відстані можливого впливу на інші тіла. В такому разі ні форма, ні розміри заряджених тіл практично не впливають на взаємодію між ними.

Закон Кулона експериментально вперше був доведений приблизно в 1773 році.

Кавендішем, який використав для цього сферичний конденсатор показав, що всередині зарядженої сфери електричне поле відсутнє. Це означало, що сила електростатичної взаємодії змінюється назад пропорційно квадрату відстані, однак результати Кавендіша не були опубліковані.

У 1785 р. закон був встановлений Кулоном з допомогою спеціальних крутильних терезів. Досліди Кулона дозволили встановити закон, який разюче нагадує закон всесвітнього тяжіння.

Сила взаємодії двох точкових нерухомих заряджених тіл у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів заряду і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

В аналітичному вигляді закон Кулона має вигляд:

Закон Кулона

де:

  • |q1| q2| — модулі зарядів;
  • r — відстань між ними;
  • k — коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору системи одиниць.

Сила взаємодії спрямована по прямій, що з’єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні — притягуються.

Сила взаємодії між зарядами залежить також від середовища між зарядженими тілами.

У повітрі сила взаємодії майже не відрізняється від такої у вакуумі. Закон Кулона виражає взаємодію зарядів у вакуумі.

Кулон — одиниця електричного заряду. Кулон (Кл) — одиниця СІ кількості електрики (електричного заряду). Вона є похідною одиницею і визначається через одиницю сили струму — 1 ампер (А), яка входить в число основних одиниць СІ.

За одиницю електричного заряду приймають заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1 А за 1 с.

Тобто:

1 Кл = 1 А·с.

Заряд у 1 Кл дуже великий. Сила взаємодії двох точкових зарядів по 1 Кл кожен, розташованих на відстані 1 км. один від одного, трохи менше сили, з якою земна куля притягує вантаж масою 1 т. Повідомити такий заряд невеликому тілу неможливо (відштовхуючись один від одного, заряджені частинки не можуть утриматися в тілі). А ось у провіднику (який в цілому елктронейтральний) привести в рух такий заряд просто (струм до 1 А — цілком звичайний струм, що протікає по проводах в наших домівках).

Коефіцієнт k в законі Кулона при його запису в СІ виражається в:

Н · м2/Кл2

Його чисельне значення, визначене експериментально за силою взаємодії двох відомих зарядів, що перебувають на заданій відстані, становить:

k = 9 · 109 Н·м2/Кл2.

Часто записують у вигляді

Закон Кулона

де:

  • ɛ0 =8,85 · 10-12 Кл2/H·м2електрична постійна.
« Закон Гука: визначення Закон Ома для повного електричного кола »

Закон Кулона в физике простыми словами

В данное статье описывается знаменитый закон из молекулярной физики — закон Кулона, название дано в честь ученого, который его открыл. Описывается также правило принципа суперпозиции и границы применимости закона кулоновского взаимодействия.

Закон Кулона определение и формула

Значительная доля явлений, которые совершаются в окружающем нас мире, пока что не имеет объяснения. Физики не сумели их разъяснить даже с помощью механики и молекулярной физики, однако некоторые такие явления можно объяснить силами, которые функционируют между предметами на расстояниях. Массы этих взаимодействующих тел абсолютно не оказывают влияния на конечное значение этих сил. То есть они никак не гравитационные. Эти силы привыкли именовать электромагнитными.

Электростатическое поле формируется покоящимися во времени электрическими зарядами, причем само оно также неизменно во времени.

Шарль КулонШарль КулонШарль Кулон

Закон Кулона — это фундаментальный закон, который открыл в свое время опытным путем ученый, инженер, естествоиспытатель Шарль Кулон. Данное физическое правило позволяет описывать связь двух заряженных предметов, сформулировано оно для абсолютно не двигающихся точечных зарядов в вакууме. Это основной закон электростатики.

Внимание! Точечные заряды — абстракция, в реальной жизни их нет. В физике под этим понятием свыклись иметь в виду заряды, физические размеры которых проигрывают в сравнении с длиной прямой

, проведенной между ними.

Формулировка означает следующее: между двумя точечными электрическими зарядами в вакууме есть определенная сила. Она пропорциональна умножению их модулей, деленных на квадрат расстояния. Под расстоянием подразумевается длина прямой, соединяющей данные заряды. Эта сила считается силой взаимодействия, она направлена вдоль отрезка, соединяющего предметы. Кулоновская сила значится силой отталкивающей в случае совпадения знаков зарядов, и силой притяжения, если знаки зарядов являются разными. Заряды, как известно, бывают положительные и отрицательные. Положительный заряд получается путем трения стеклянной палочки о шелк, в то же время отрицательный достигается путем натирания эбонитовой палочки о шерсть.

Формула:

F=k⋅|q1|⋅|q2|/r2.

Иначе записать можно так, где коэффициент в знаменателе — это константа диэлектрической проницаемости.

Формула закона КулонаФормула закона КулонаФормула закона Кулона

Коэффициент пропорциональности в законе Кулона

Коэффициент k введен для того, чтобы обеспечить переход из гауссовой системы единиц в международную систему единиц (СИ). В гауссовой системе коэффициент равен 1. В международной — он обратно пропорционален 4-кратному произведению числа ПИ на электрическую постоянную. Электрическая постоянная — это константа, относится к числу фундаментальных физических постоянных. Ее значение примерно равно 8,85418781762⋅10−12 Ф/м, где Ф — фарад. Записывается электрическая постоянная как E0.

Коэффициент пропорциональности в законе КулонаКоэффициент пропорциональности в законе КулонаКоэффициент пропорциональности в законе Кулона

Важно! В тех средах, где пространство заполнено бесконечным однородным диэлектрическим веществом, также добавляют диэлектрическую проницаемость.

Например, для воздуха диэлектрическая проницаемость равна 1,000594.

Коэффициент диэлектрической проницаемостиКоэффициент диэлектрической проницаемости
Коэффициент диэлектрической проницаемости

Значения диэлектрической проницаемости:

Вакуум1
Воздух1,000594
Керосин2
Титанат бария1200

Закон Кулона в векторной форме

В векторном виде выглядит так:

Закон Кулона в векторной формеЗакон Кулона в векторной формеЗакон Кулона в векторной форме

Пояснения: r12 — радиус-вектор;

Сила кулоновского взаимодействия измеряется в Ньютонах. В системе СИ за единицу заряда принимают 1 Кл, то есть величину заряда, который протекает за 1 секунду в проводнике при силе тока 1 А. 1 Ньютон равен килограмму, помноженному на метр и все это деленное на секунду в квадрате.

Стоит отметить и закон сохранения заряда, который гласит, что алгебраическая сумма величин зарядов замкнутой электрической системы не меняется!

Векторная и скалярная форма закона КулонаВекторная и скалярная форма закона КулонаВекторная и скалярная форма закона Кулона

Что можно определить с помощью закона Кулона

Применив данный физический закон, возможно установить значение и направление силы, которая действует на точечный заряд со стороны иного заряда. Также возможно вычислить величины точечных зарядов, значение радиус-вектора между ними.

Применение закона Кулона
Применение закона КулонаПрименение закона Кулона

Для каких заряженных тел справедлив закон

В идеале закон применяют только по отношению к точечным заряженным телам, однако в жизни он также справедлив для заряженных тел, расстояние между которыми превышает в несколько раз непосредственно размеры самих тел. Его применяют для сред, в которых нет свободных зарядов.

Точечно заряженные телаТочечно заряженные телаТочечно заряженные тела

Если заряды имеют форму сферы, то полагается, что весь заряд сконцентрирован в центре данной сферы.

Когда вынужденно применяют закон для заряженных тел, то их просто разбивают на множества заряженных точечных зарядов.

Также следует учесть тот факт, что заряды должны быть неподвижными. На те, которые движутся в электрическом поле, начинает действовать помимо силы Кулона еще сила Лоренца, к примеру. Данная сила придает заряженному телу дополнительное ускорение.

Границы применимости закона Кулона

Для того чтобы объяснить грамотно и максимально приближенно к истине поведение зарядов, находящихся в вакууме и являющихся точечными, используют закон Кулона. Тем не менее для реальных тел следует учесть следующие параметры:

  • объем и размеры рассматриваемых тел;
  • характеристики среды, в которой рассматривают заряженные тела;

Некоторые испытатели в экспериментах наблюдали, что если тело, которое несет небольшой заряд, поместить в электрическое поле другого тела с зарядом большим по значению, оно начинает притягиваться к последнему. В таком случае можно говорить о том, что кулоновское правило неприменимо, так как одноименные заряды должны отталкиваться, а не наоборот. То есть можно сказать, что в вышеописанном эксперименте не работают законы Кулона и сохранения электрического заряда. Скорее всего, физикам еще предстоит узнать, как именно и с помощью чего можно объяснить это явление.

Границы применимости закона КулонаГраницы применимости закона КулонаГраницы применимости закона Кулона

Также на очень маленьких расстояниях, порядка 10–18 м, появляются электрослабые эффекты. Кулоновские силы взаимодействия не работают. Но если внести небольшие поправки, то можно использовать закон Кулона. В сильных электромагнитных полях, к примеру около магнетронов, он также нарушается.

Закон Кулона в вакууме

Максимальное значение кулоновские силы достигают в вакууме. В других же средах добавляется в знаменатель сопротивление среды. Если проще, то чем больше значения зарядов, тем больше сила, если же расстояние между зарядами увеличить и поместить их в отличную от вакуума среду, то сила уменьшится.

Взаимодействие зарядов закон Кулона

Силы взаимодействия между зарядами по модулю принимают одинаковое значение, но отличаются по направлению. Таким образом, напрашивается вывод, что сила взаимодействия относится к тем силам, которые повинуются третьему закону Ньютона: у любой силы есть противодействующая сила, равная ей по модулю, но обратная по направлению.

Взаимодействие зарядовВзаимодействие зарядовВзаимодействие зарядов

Между электрическими зарядами одного знака действуют силы отталкивания, а между зарядами разных знаков — силы притяжения. Взаимодействие между зарядами лежит в основе всех фундаментальных законов электродинамики, электромагнетизма, электростатики.

Принцип суперпозиции закон Кулона

Вне зависимости от того, сколько зарядов в системе, можно использовать закон Кулона, чтобы высчитать силу взаимодействия между каждой парой. Отсюда следует принцип суперпозиции, который формулируется примерно так:

На заряд, который расположен в любой точке системы зарядов, действует сила. При этом заряды в системе объединены. Данная сила представляет собой векторную сумму сил, создающихся каждым зарядом системы по отдельности и действующих на заряд в данной точке. К слову, принцип суперпозиции распространяется на любые заряженные тела, не обязательно только на точечные заряды.

Принцип суперпозицииПринцип суперпозицииПринцип суперпозиции

Рисунок: F=F21+F31; F2=F12+F32; F3=F13+F23;

Пример: Есть две заряженные точки, которые действуют на третью точку силами: F1 и F2. Тогда система, состоящая из первой и второй точек, действует на третью точку с силой F = F1 + F2.

Также отсюда следует, что напряженность электрического поля, то есть силовая характеристика поля, складывается из суммы напряженностей, которые создаются обособленным зарядом поля.

Напряженность электрического поляНапряженность электрического поляНапряженность электрического поля

1) Напряженность равна результату деления кулоновской силы, действующей на заряд, на величину этого заряда.

[E] = Н/Кл = В/м

2) Величина пробного заряда не влияет на напряжённость.

3) Сила, которая действует на заряд от электрического поля, равняется произведению заряда на вектор напряженности в этой точке.

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Если рассмотреть с физической точки зрения, данное правило исходит из того, что покоящиеся заряды создают электростатическое поле. Иначе говоря, поля разных зарядов не влияют друг на друга, то есть суммарное поле системы зарядов складывается из векторной суммы электростатических полей, созданных каждым зарядом.

Важно! Следует учесть, что принцип суперпозиции не действует на очень малых или слишком больших расстояниях.

Принцип суперпозиции подразумевает тот факт, что на силы между двумя предметами (подразумеваются силы взаимодействия) не влияет присутствие других тел, обладающих каким-то количеством заряда. Но при этом должно быть задано распределение зарядов.

Задачи на закон Кулона с решением

Заряженный шарик приводят к тому, чтобы он соприкоснулся с точно таким же незаряженным шариком. Находясь на расстоянии r = 15r = 15 см, шарики отталкиваются с силой F = 1F = 1 мН. Какое значение было у первоначального заряда заряженного шарика?

Решение:

Так как заряд, когда соприкасается, делится на 2 ровные части из-за того, что шарики одинаковые, мы можем рассчитать заряды шаров после соприкосновения. Сила кулоновского взаимодействия нам известна.

Для начала необходимо перевести основные единицы в систему СИ:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Решение:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Получается, что до соприкосновения заряд заряженного шарика был вдвое больше:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Ответ:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Кл, что равно 10 мкКл.

Два одинаковых маленьких металлических шарика притягиваются с некоторой силой. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на расстояние в n = 2 раза большее, чем прежде. При этом модуль силы взаимодействия уменьшился в m = 5 раз. Найти величину заряда первого шарика до соприкосновения, если второй имел заряд q2 = 1,6 нКл.

Решение:

Сила кулоновского взаимодействия до того, как шары соприкоснулись:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Из условий задачи известно, что сила после соприкосновения уменьшилась в 5 раз:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Одновременно с этим заряды шаров изменились, то есть:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Одна и та же сила равна:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Следует ввести замену: q1 / q2 = t.

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

что равно

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Решаем квадратное уравнение и находим два ответа:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Возвращаемся к замене:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Найдем q1:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Если считать по-другому:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Ответ:

Напряженность электрического поля точечного заряда QНапряженность электрического поля точечного заряда Q

Добра фізика: Закон Кулона

Електричний заряд. Закон Кулона


1° Електричний заряд.


Електричний заряд – це фізична величина, яка характеризує властивості частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.

Фундаментальні властивості зарядів частинок.


1.  В природі існує два види електричних зарядів: додатні (позитивні) та від’ємні (негативні).


2. Заряди можуть передаватись ( наприклад, під час контакту ) від одного тіла до іншого. На відміну від маси електричний заряд не є невід’ємною характеристикою тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний електричний заряд.


3. Однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні – притягуються. В цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами притягання.


4. Одним з фундаментальних законів природи є експериментально встановлений закон збереження електричного заряду.

В ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів всіх тіл залишається сталою:

   q1+q2+q3+ … = const


Закон збереження електричного заряду стверджує, що в ізольованій (замкненій) системі тіл не можуть спостерігатись явища народження або зникнення зарядів лише одного знаку.

З погляду сучасної науки носіями електричного заряду є елементарні частинки. 

Всі оточуючі нас тіла складаються з атомів, які в свою чергу складаються з позитивно заряджених протонів, негативно заряджених електронів і нейтральних частинок – нейтронів. Протони і нейтрони входять до складу атомних ядер, електрони утворюють електронні оболонки атомів. Електричні заряди протона і електрона по модулю однакові і дорівнюють елементарному заряду е:

е = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл.



В нейтральному атомі число протонів в ядрі дорівнює кількості електронів в оболонці. Це число називають атомним номером. Атом такої речовини  може втратити один або декілька електронів чи прийняти лишній електрон. В цих випадках нейтральний атом перетворюється в додатньо або від’ємно заряджений йон.

Заряд може передаватися від одного тіла до іншого лише порціями, які містять ціле число елементарних зарядів. Таким чином, електричний заряд тіла – дискретна величина:

 q = ±ne (n = 0, 1, 2,…).

Фізичні величини, які можуть приймати лише дискретний ряд значень, називають квантованими. Елементарний заряд e є квантом (найменшою порцією) електричного заряду. Водночас зазначмо, що в сучасній фізиці елементарних частинок передбачено існування так званих кварків —  частинок  з дробовим зарядом ±⅓е і ±⅔е. Однак, в вільному  стані кварки не спостерігаються, вони входять до складу протонів і нейтронів.


 
Рис 1. Перенесення заряду від зарядженого тіла на електрометр

В звичайних лабораторних дослідах для виявлення і вимірювання електричних зарядів використовують електрометр – прилад, який складається з металевого стрижня і стрілки, яка може обертатися навколо горизонтальної вісі (рис.1). Стрижень зі стрілкою ізольовані від металевого корпуса. Під час дотику зарядженого тіла зі стрижнем електрометра, електричні заряди одного знака розподіляються по стрижню та стрілці. Сили електричної взаємодії (відштовхування) зумовлюють обертання стрілки на деякий кут, за яким можна оцінити заряд, який передали стрижню електрометра. Електрометр є досить недосконалим приладом; він не дає змоги досліджувати сили взаємодії електричних зарядів.

2° Закон Кулона.



Рис 2. Прилад Кулона.

Вперше закон взаємодії нерухомих електричних зарядів встановив англійський фізик Кавендіш, однак свої дослідження він не оприлюднив і вони стали відомі науковій громадськості після публікацій Дж. Максвелла в середині ХІХ сторіччя.  Французький фізик Ш. Кулон (1785 г.) незалежно від Кавендіша встановив закон взаємодії електричних зарядів. В своїх дослідах Кулон вимірював сили притягання і відштовхування заряджених кульок за допомогою сконструйованого ним приладу – крутильних терезів (рис. 2), які мали надзвичайно високу чутливість. Так, наприклад, коромисло терезів поверталось на 1° під дією сили  10–9 Н.

Ідея вимірювань ґрунтувалась на блискучій здогадці Кулона про те, що якщо заряджену кульку привести в контакт з точно такою, але незарядженою, то заряд першої  розділиться між ними порівну. Так було знайдено спосіб змінювати заряд кульки в два, три і т. д. рази. В своїх дослідах Кулон виміряв взаємодію між кульками, розміри яких набагато менші від віддалі між ними. Такі заряджені тіла  називають точковими зарядами.


Точковим зарядом називають заряджене тіло, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати.

На підставі багатьох дослідів Кулон встановив такий закон:


Сили взаємодії двох нерухомих точкових зарядів напрямлена вздовж прямої лінії, що з’єднує заряди,  прямо пропорційні добуткові  обох зарядів і обернено пропорційні квадрату віддалі між ними:

F = kq1∙q2/r2


де  к – коефіцієнт пропорційності, який визначається вибором системи одиниць.


 
Рис. 3. Взаємодія одно- та різноіменних зарядів.

Властивості сил Кулона.


1.Кулонівські сили є центральні – напрямлені вздовж прямої, що з’єднує цнтри взаємодіючих зарядів.

2. Для однойменних зарядів q1∙q2  > 0; F12 >0, і це — сили відштовхування.

3. Для різнойменних зарядів q1∙q2 < 0, F12 < 0, і це — сили притягання.

4. Для кулонівських сил виконується третій закон Ньютона

F12 = — F21.

5. Закон Кулона виконується як для дуже великих так і для дуже малих (10-17м) відстаней.



Взаємодію нерухомих електричних зарядів називають електростатичною або кулонівською взаємодією. Розділ електродинаміки, який вивчає кулонівську взаємодію, називають електростатикою.

Закон Кулона справедливий для точкових зарядів. Коефіцієнт пропорційності k в законі Кулона залежить від вибору системи одиниць. В Международной системе СІ за одиницю заряда прийняли кулон (Кл).


Кулон – це заряд, який проходить за 1 с через поперечний переріз провідника при силі струму 1 А. Одиниця сили струму (Ампер) в СІ разом з одиницями довжини, часу, і маси є основною одиницею вимірювання.

Коефіцієнт k в системі СІ зазвичай записують так: к = 1/4πε0

де ε0 = 8,85 ∙10-12 Кл2/Н∙м2 – електрична стала.

Експериментально встановлено, що для сил кулонівської взаємодії виконується принцип суперпозиції.


Якщо заряджене тіло водночас взаємодіє з кількома зарядженими тілами, то результуюча сила, яка діє на це тіло, дорівнює векторній сумі сил з боку всіх заряджених тіл.



Принцип суперпозиції електростатичних сил.

Доцільно прочитати:


Електростатика і закон Кулона

Електростатика

Що не кажіть, а електрика була одним з величають винаходів людства, за значимістю в історії її можна поставити поряд з появою колеса, прирученням коня і так далі. Адже якби не було винайдено електрику, Ви б просто не читали цей текст, та й шляхи науки і техніки пішли б по зовсім іншому маршруту. Що ж стосується електрики, то її явище в природі люди помітили вже дуже давно, наприклад, волосся людини може електризуватися після їх тертя гребінцем, по суті це є найпростішим прикладом електростатики.

Електризація відбувається за рахунок існування позитивних (+) і негативних (-) зарядів, що виникають під час тертя (волосся об гребінець, скла об шкіру, бурштину об шерсть і так далі). Між зарядами виникає електричне поле, самі вони в залежності від своїх зарядів або притягуються (якщо заряди різні), або навпаки відштовхуються (якщо заряди однакові).

Що таке електростатика

Електростатика – це розділ фізики, в якому вивчаються властивості і взаємодії електричних заряджених тіл чи частинок (тих, що з абзацу вище), при цьому частки ці є нерухомими щодо інерціальної системи.

Закон Кулона

Одним з основних законів електростатики є закон Кулона, експериментально доведений великим фізиком Кавендішем в 1773 році. Він говорить, що сила взаємодії двох точкових нерухомих заряджених тіл у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів заряду і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Це академічне визначення закону Кулона, в практичній же сфері цей закон допоміг пояснити, чому всередині зарядженої сфери електричне поле відсутнє.

Формула закону Кулона буде виглядати наступним чином:

Закон Кулона

Де | q1 | і | q2 | – модулі зарядів; r – відстань між ними; k – коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору системи одиниць. Сила взаємодії спрямована по прямій, що з’єднує заряди. Сила взаємодія також може залежати від середовища між зарядженими тілами, так в повітрі вона майже така ж, як і в вакуумі.

Електростатика, відео

І на завершення цікаве відео про електростатику.


Закон Кулона

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв’язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту [email protected] або у Фейсбук.


Закон Кулона простыми словами

Закон Кулона простыми словами

Простое объяснение Закона Кулона. Применение одного из величайших открытий на практике.


В электростатике одним из основополагающих является закон Кулона. Он применяется в физике для определения силы взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов или расстояния между ними. Это фундаментальный закон природы, который не зависит ни от каких других законов. Тогда форма реального тела не влияет на величину сил. В этой статье мы расскажем простым языком закон Кулона и его применение на практике. Содержание:

История открытия

Ш.О. Кулон в 1785 г. впервые экспериментально доказал взаимодействия описанные законом. В своих опытах он использовал специальные крутильные весы. Однако еще в 1773 г. было доказано Кавендишем, на примере сферического конденсатора, что внутри сферы отсутствует электрическое поле. Это говорило о том, что электростатические силы изменяются в зависимости от расстояния между телами. Если быть точнее — квадрату расстояния. Тогда его исследования не были опубликованы. Исторически сложилось так, что это открытие было названо в честь Кулона, аналогичное название носит и величина, в которой измеряется заряд.

Формулировка

Определение закона Кулона гласит: В вакууме F взаимодействие двух заряженных тел прямо пропорционально произведению их модулей и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Звучит кратко, но может быть не всем понятно. Простыми словами: Чем больший заряд имеют тела и чем ближе они находятся друг к другу, тем больше сила.

И наоборот: Если увеличить расстояние межу зарядами — сила станет меньше.

Формула правила Кулона выглядит так:

Закон Кулона простыми словами

Обозначение букв: q — величина заряда, r — расстояние межу ними, k — коэффициент, зависит от выбранной системы единиц.

Величина заряда q может быть условно-положительной или условно-отрицательной. Это деление весьма условно. При соприкосновении тел она может передаваться от одного к другому. Отсюда следует, что одно и то же тело может иметь разный по величине и знаку заряд. Точечным называется такой заряд или тело, размеры которого много меньше, чем расстояние возможного взаимодействия.

Стоит учитывать что среда, в которой расположены заряды, влияет на F взаимодействия. Так как в воздухе и в вакууме она почти равна, открытие Кулона применимо только для этих сред, это одно из условий применения этого вида формулы. Как уже было сказано, в системе СИ единица измерения заряда — Кулон, сокращено Кл. Она характеризует количество электричества в единицу времени. Является производной от основных единиц СИ.

1 Кл = 1 А*1 с

Стоит отметить, что размерность 1 Кл избыточна. Из-за того что носители отталкиваются друг от друга их сложно удержать в небольшом теле, хотя сам по себе ток в 1А небольшой, если он протекает в проводнике. Например в той же лампе накаливания на 100 Вт течет ток в 0,5 А, а в электрообогревателе и больше 10 А. Такая сила (1 Кл) примерно равна действующей на тело массой 1 т со стороны земного шара.

Вы могли заметить, что формула практически такая же, как и в гравитационном взаимодействии, только если в ньютоновской механике фигурируют массы, то в электростатике — заряды.

Формула Кулона для диэлектрической среды

Коэффициент с учетом величин системы СИ определяется в Н22/Кл2. Он равен:

Закон Кулона простыми словами

Во многих учебниках этот коэффициент можно встретить в виде дроби:

Закон Кулона простыми словами

Здесь Е0= 8,85*10-12 Кл2/Н*м2 — это электрическая постоянная. Для диэлектрика добавляется E — диэлектрическая проницаемость среды, тогда закон Кулона может применяться для расчетов сил взаимодействия зарядов для вакуума и среды.

С учетом влияния диэлектрика имеет вид:

Закон Кулона простыми словами

Отсюда мы видим, что введение диэлектрика между телами снижает силу F.

Как направлены силы

Заряды взаимодействуют друг с другом в зависимости от их полярности — одинаковые отталкиваются, а разноименные (противоположные) притягиваются.

Закон Кулона простыми словами
Закон Кулона простыми словами

Кстати это главное отличие от подобного закона гравитационного взаимодействия, где тела всегда притягиваются. Силы направлены вдоль линии, проведенной между ними, называют радиус-вектором. В физике обозначают как r12 и как радиус-вектор от первого ко второму заряду и наоборот. Силы направлены от центра заряда к противоположному заряду вдоль этой линии, если заряды противоположны, и в обратную сторону, если они одноименные (два положительных или два отрицательных). В векторном виде:

Закон Кулона простыми словами

Сила, приложенная к первому заряду со стороны второго обозначается как F12. Тогда в векторной форме закон Кулона выглядит следующим образом:

Закон Кулона простыми словами

Для определения силы приложенной ко второму заряду используются обозначения F21 и R21.

Если тело имеет сложную форму и оно достаточно большое, что при заданном расстоянии не может считаться точечным, тогда его разбивают на маленькие участки и считают каждый участок как точечный заряд. После геометрического сложения всех получившихся векторов получают результирующую силу. Атомы и молекулы взаимодействуют друг с другом по этому же закону.

Применение на практике

Работы Кулона очень важны в электростатике, на практике они применяется в целом ряде изобретений и устройств. Ярким примером можно выделить молниеотвод. С его помощью защищают здания и электроустановки от грозы, предотвращая тем самым пожар и выход из строя оборудования. Когда идёт дождь с грозой на земле появляется индуцированный заряд большой величины, они притягиваются в сторону облака. Получается так, что на поверхности земли появляется большое электрическое поле. Возле острия молниеотвода оно имеет большую величину, в результате этого от острия зажигается коронный разряд (от земли, через молниеотвод к облаку). Заряд от земли притягивается к противоположному заряду облака, согласно закону Кулона. Воздух ионизируется, а напряженность электрического поля уменьшается вблизи конца молниеотвода. Таким образом, заряды не накапливаются на здании, в таком случае вероятность удара молнии мала. Если же удар в здание и произойдет, то через молниеотвод вся энергия уйдет в землю.

В серьезных научных исследованиях применяют величайшее сооружение 21 века – ускоритель частиц. В нём электрическое поле выполняет работу по увеличению энергии частицы. Рассматривая эти процессы с точки зрения воздействия на точечный заряд группой зарядов, тогда все соотношения закона оказываются справедливыми.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором предоставлено подробное объяснение Закона Кулона:

Полезное по теме:

  • Закон Джоуля-Ленца
  • Зависимость сопротивления проводника от температуры
  • Правила буравчика
  • Закон Ома простыми словами


НравитсяЗакон Кулона простыми словами0)Не нравитсяЗакон Кулона простыми словами0)

Закон Амонтона — Кулона — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Схема дії сил при терті ковзання: W — сила ваги, N — сила нормальної реакції опори, F — прикладена сила, що змушує тіло ковзати по поверхні, Ff — сила тертя ковзання.

Зако́н Амонто́на — Куло́на — емпіричний закон макротрибології, що встановлює зв’язок між силою тертя, що виникає при ковзанні тіла по поверхні іншого тіла, з силою нормальної реакції, що діє на тіло з боку поверхні.

У найпростіших випадках сила тертя F {\displaystyle F} та нормальне навантаження (або сила нормальної реакції) N {\displaystyle N} зв’язані нерівністю:

| F f | ⩽ μ ⋅ N , {\displaystyle |F_{f}|\leqslant \mu \cdot N,}

яка перетворюється у рівність при наявності відносного руху проковзування.

Закон Амонтона — Кулона Для випадку проковзування пропорційно пов’язує силу тертя і нормальну реакцію. Для найпростіших випадків сила тертя ковзання F {\displaystyle F} та нормальне навантаження (або сила нормальної реакції) N {\displaystyle N} пов’язані лінійним рівнянням:

F f = μ ⋅ N , {\displaystyle F_{f}=\mu \cdot N,}

де μ {\displaystyle \mu }  — безрозмірний коефіцієнт тертя, який і несе всю інформацію про тертя.

Він залежить від багатьох факторів, серед яких температура, вологість, швидкість ковзання та ін.

Закон Амонтона-Кулона з врахуванням адгезії[ред. | ред. код]

Для більшості пар матеріалів значення коефіцієнта тертя μ {\displaystyle \mu } не перевищує 1 і знаходиться в діапазоні 0,1…0,5. Якщо коефіцієнт тертя перевищує 1 ( μ {\displaystyle \mu } > 1), це означає, що між контактуючими тілами виникає ще сила адгезії Nad і формула для розрахунку коефіцієнта тертя набуває вигляду:

μ = F N + N a d . {\displaystyle \mu ={\frac {F}{N+N_{ad}}}.}

Першим закон тертя сформулював Леонардо да Вінчі, який ще у 1519 році стверджував, що сила тертя, що виникає при контакті тіла з поверхнею іншого тіла, пропорційна навантаженню (силі притискування), спрямована проти напрямку руху і не залежить від площі контакту. Модель Леонардо да Вінчі була перевідкрита через 180 років Г. Амонтоном і отримала остаточне обґрунтування в роботах Ш. О. Кулона (1781). Амонтон і Кулон ввели поняття коефіцієнта тертя як відношення сили тертя до навантаження, надавши йому значення фізичної константи, що повністю визначає силу тертя для будь-якої пари матеріалів, що контактують в умовах тертя.

  • Сивухин Д. В. Общий курс физики — М.: Наука, 1979. — Т. I. Механика. — С. 101—102. — 520 с.
  • Кіндрачук М. В., Лабунець В. Ф., Пашечко М. І., Корбут Є. В. Трибологія: підручник/ МОН. – Київ: НАУ-друк, 2009. – 392 с. ISBN 978-966-598-609-6
  • Теорія механізмів і машин/ А. С. Кореняко; Під ред. М. К. Афанасьєва. — К. : Вища шк. Головне вид-во, 1987. — 206 с.

§ 26. Закон кулона » Народна Освіта

 

1. Крутильні терези — прилад для дослідження взаємодії заряджених тіл. Перші кількісні експериментальні дослідження електричних явищ почались лише в кінці XVII століття. До того часу фізика не існувало приладів, за допомоги яких можна було б виміряти електричну силу.

В 1785 році французький фізик Шарль Кулон, який цікавився виготовленням різних фізичних приладів, сконструював дуже чутливий прилад для вимірювання сили — крутильні терези і за їх допомогою дослідив взаємодію заряджених тіл.

Розглянемо, як побудовані і як діють крутильні терези.

Основною частиною приладу (рис. 104) є пружна металева нитка H, що з’єднана одним кінцем з поворотною головкою Г, за шкалою якої можна визначати кут закручування нитки. До другого кінця нитки прикріплено легке коромисло К, виготовлене з ізолятору (зокрема, скла). На кінцях коромисла закріплені металева кулька А і противага (для зрівноваження коромисла). Для перешкоджання повітряним потокам чутлива частина приладу вміщена у скляний циліндр Ц, на якому нанесено шкалу. Через отвір у кришці циліндру всередину приладу можна вносити металеву кульку В на ізолюючому стержні для зарядження кульки А.

Якщо зарядженою кулькою В торкнутись до кульки А, то кулька А зарядиться і вони відштовхнуться одна від одної. При цьому коромисло повернеться і закрутить нитку. За кутом закручування нитки можна визначити силу взаємодії кульок.

 

Виконавши за допомогою крутильних терезів велику кількість дослідів, Кулон встановив, що сила взаємодії заряджених кульок обернено пропорційна до квадрату відстані між ними

Але для остаточного встановлення закону взаємодії заряджених тіл необхідно було ще визначити, як залежить сила взаємодії тіл від величини зарядів, які на них знаходяться. Дослідне визначення такої залежності виявилось складним, оскільки невідомими були величини зарядів на кульках.

Для усунення цього ускладнення слід врахувати, що при дотиканні провідної зарядженої кульки до такої ж за розмірами незарядженої кульки заряди розподіляються між ними порівну.

Отже, якщо до зарядженої кульки А піднести таку саму незаряджену кульку, то заряд на кульці А зменшиться вдвічі. Відповідно зміниться і сила взаємодії між кульками А і В. Аналогічно можна змінити заряд на кульці А в 4, 8 тощо разів і знову виміряти силу взаємодії між кульками А і В._

Змінюючи заряди кульок, Кулон встановив, що сила їх взаємодії прямо пропорційна добутку зарядів (F ~ Q1Q2).

Заряди називаються точковими, якщо розміри тіл, на яких вони зосереджені, набагато менші від відстаней між цими тілами.

 

Кулон Люсьена — OSRS Wiki

Из старой школы RuneScape Wiki

Перейти к: навигация, поиск В RuneScape Wiki также есть статья о: rsw: Pendant of Lucien В RuneScape Classic Wiki также есть статья о: classicrsw: Pendant of Lucien
0,09 9000 кг
Кулон Люсьена
Выпущено 17 июня 2002 г. (Обновление)
Участники Да
Храм предмета
Свойства
Торговый Нет
Оборудованный Да
Стекируемый Нет
Нет
Уничтожить
амулет, сделанный Люсьеном.
Значения
Стоимость 12 монет
High alch 7 монет
Low alch 4
Дополнительные данные
ID предмета 86
Кулон Люсьена ? (редактировать) ? (править) Файл: Кулон Люсьена.png17 июнь 2002 г. (Обновление) ? (править) Да Храм Икова

12pcs / lot ювелирные изделия студента права юриста шарма судьи ожерелья юриста привесные | ювелирные изделия ювелирные изделия | привесные ювелирные изделия jewelrynecklace

Внимание, пожалуйста! Мы являемся международным продавцом из материкового Китая. ПОЖАЛУЙСТА, ТЕРПЕНИЕ! Обычно мы предлагаем стандартную международную авиапочту, доставка может занять от 10 до 25 рабочих дней. Но если ваша общая сумма превышает 299 долларов, мы обещаем, что отправим вам товар через FEDEX IE. Если у вас есть какие-либо вопросы или особые пожелания, свяжитесь с нами. мы ответим в течение 24 часов из-за разницы во времени между нами.

Название перевозчика

Расчетное время в пути

Служба отслеживания

DHL

0 Около 3-514 дней www.dhl.com

UPS

Примерно 3-5 дней

www.ups.com

EMS

Примерно 5-7 дней

www.ems.com

China Post Air

Около 15-25 дней

www.intmail.183.com

HKPOST

Около 15-20 дней

www.hongkongpost.com

Если вам нужна выгодная цена для быстрой доставки, обращайтесь к нам.

ПРИМЕЧАНИЕ. Покупатель несет ответственность за уплату налогов, таможенных и других сборов во время доставки! Все товары должны быть отправлены на проверенный адрес aliexpress.

УСЛОВИЯ ПРОДАЖИ

Если вы не довольны товаром по какой-либо причине, его можно вернуть в исходном состоянии в течение недели после получения. Мы отправим вам полный возврат средств вместе со стоимостью доставки, как только получим товар. Но покупатель должен оплатить обратную доставку.

FAQ

Вопросы

Ответы

Объединяете ли вы заказы?

Да, мы можем комбинировать заказы, так что вам нужно будет заплатить только один раз.Пожалуйста, свяжитесь с нами перед оплатой, если вам нужна эта услуга.

Предлагаете ли вы прямую доставку?

Да, есть. При размещении заказа мы отправим на адрес доставки вашего клиента

Принимаете ли вы индивидуальные продукты?

Да, есть. Просто нужны картинки и образцы.

Вы осуществляете международную доставку?

Да, мы отправляем по всему миру

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

Поскольку ваш отзыв очень важен для развития нашего бизнеса, мы искренне приглашаем вас оставить нам положительный отзыв, если вы удовлетворены нашим продуктом и служба.Это займет у вас всего 1 минуту. Спасибо! 🙂 Если вы не удовлетворены продуктом и обслуживанием, пожалуйста, свяжитесь с нами, прежде чем оставлять какие-либо негативные и нейтральные отзывы. Мы сделаем все возможное, чтобы удовлетворить вас. Спасибо! 🙂

О НАС

Наша фабрика находится в Иу, провинция Чжэцзян, известная как «Товарный рай для покупателей».

В настоящее время, придерживаясь бизнес-философии «клиент прежде всего, двигаться вперед» и принципа «клиент прежде всего», мы предоставляем нашим клиентам качественные услуги.

Превосходное качество и разумные цены — наши основные преимущества, которые делают нашу продукцию более конкурентоспособной на международном рынке.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *